课题五 汽车柴油发动机燃料供给系检修

二、柴油机燃料供给系故障诊断与排除的原则与方法

柴油机燃料供给系故障诊断与排除的总体原则与方法是：由外到内，由简到繁，逐个排查。 1、柴油机燃料供给系故障诊断与排除的具体原则

（1）判断分析故障原因要从整体出发，排除故障要全面

（2）在查找复杂故障时要尽可能运用不拆卸检测仪，尽量减少拆卸零件 （3）在查找故障时，采用问、看、听、摸、试、嗅等手段全面仔细进行查找 （4）在排除故障时，按柴油机四大系统两大机构分类进行 2、柴油机燃料供给系故障诊断与排除的具体方法 （1）逐缸断油法 （2）换件比较法 （3）验证法

（4）诊断仪检测法 综合练习

１、 简述柴油机不能启动，排气管冒白烟故障诊断 ２、 简述柴油发动机工作敲击缸响故障诊断 ３、 简述柴油发动机加速不良故障诊断

４、 简述发动机启动时排气管不冒烟工作诊断 课题五 汽车柴油发动机燃料供给系检修

第七单元 柴油机燃料供给子电子控制喷射技术简介 学习目标

能够了解柴油机电子控制喷射燃料供给系结构与控制原理 应知理论

１、 柴油机燃料供给系结构

２、 柴油机电子控制喷射燃料供给系组成 ３、 柴油机电子控制喷射燃料供给系控制原理 应会技能

1、能够识别柴油机电子控制喷射燃料供给系组成部件名称

2、能够判别并检测柴油机电子控制喷射燃料供给系各部件技术状况 课程内容 案例连接

一位司机开车进加油站加油后半小时左右，突然出现发动机爆振特别严重，经检查是在加油站加错油料所致，因为该车是柴油发动机，但油站工作人员无加入汽油，更换油料，清洗油路后故障排除。柴油机也有电子控制方式吗？与汽油机相比，有哪些优缺点呢？ 一、概述

排气净化与节能是汽车产品急需解决的二大课题。现代车用柴油工作压力高，燃烧充分，油耗比汽油机约低35%～40%,排放物种除微粒物外均低于汽油机,因此在世界范围内应用不断扩大,除中重型商用车外，轻型车和轿车也越来越多地被应用。但是，随着人们环保意识和能源危机的不断升级，要进一步提高柴油机的动力性能、经济性，降低排放污染，传统的机械控制方式存在供油量部均匀、喷油时刻调整滞后不及时等问题，已不能满足要求。解决的途径之一是采用电子控制燃油喷射技术。与汽油机相比，柴油机的电子控制燃油喷射系统有很多相同之处，在整机电脑管理方面两者基本相同。但是，由于柴油机混合气形成于燃烧特点，要求燃料供给系在任何工况下都要进行定时、定量、定压供给，实现更精确的综合控制，其软件开发的难度远大于汽油机。 柴油机电子控制系统的一个突出特点是借助单片机的功能，可以实现更为复杂的控制规

律，而这在以前是不可能的。在采用单片机电子控制系统后，柴油机的性能大大提高，与传统的机械控制式柴油机相比有以下特点：经济性好，排放低，工作可靠性高，响应快，控制精度高，喷油压力高（最高可达200MPa），控制策略灵活。 尽管目前国外已开发出许多功能各异的柴油机电子控制系统，如喷油系统控制、调速控制、进/排气控制及废气涡轮增压器喷嘴环截面控制系统等，但其基本组成大致相同，它们均与被控对象构成一个闭环反馈控制系统，一般由柴油机、传感器、电控单元和执行器四部分组成。

20世纪70年代，许多发达国家就已竞相开发研制柴油机电子控制产品，到目前为止已经历了三代。

第一代柴油机电控燃油喷射系统也称位置控制系统，它由电子伺服机构代替调速器、喷油提前器来控制循环供油量和喷油时刻，已达到提高控制精度和响应速度的目的。这类技术已发展到了可以同时控制定时和预喷射的TICS系统。 第二代电控燃油喷射系统也称时间控制系统，其特点是供油仍维持传统的脉动式柱塞泵油方式，但油量和定时调节则由电脑控制的强力快速响应电磁阀的开关时刻决定。电磁阀关闭时执行喷油，电磁阀打开喷油结束，喷油始点取决于电磁阀关闭时刻，喷油量则取决于关闭时间的长短。时间控制系统较位置控制系统的控制自由度大，能实现更为精确的定时、定量控制。德国波许公司的电控泵———喷嘴系统就属于第二代电控燃油喷射系统。

第三代电控燃油喷射系统为时间——压力控制式。即电控共轨式喷油系统如：柴油压力传感器、供给部件、柴油压力调节器、油量控制电磁阀、齿轮式输油泵、柴油滤清器、输油泵、小油箱、单向阀、散热器、发动机ECU、传感器、三缸径向高压柱塞泵。 这是20世纪90年代中期推向市场的一种新型柴油机电子控制喷油技术。与现代汽油机电控燃油喷射系统基本相似，它完全脱开了传统的柱塞泵分缸供油方式，由电控单元ECU对喷油压力、喷油时刻及喷油延续时间进行综合控制，实现各种复杂的供油规律和特性。

二、 国内外现状及发展趋势

目前，柴油机电控燃油喷射系统形式多样，有直列泵和分配泵的可变预行程TICS系统，有基于时间控制泵喷嘴系统，还有蓄压共轨细孔和高压共轨系统等。其中，高压共轨系统是总的发展方向。我国对车辆的排放法规与发达国家相差较远，2001年才开始在局部地区执行欧洲Ⅰ号排放标准，2004年执行欧洲Ⅱ号排放标准。北京地区2005年执行欧洲Ⅲ号标准，预计到2010年与世界接轨。排放标准要求对主要的国产喷油泵进行电控系统的开发，包括硬件和软件的开发，并尽快实现产业化，同时，组织专门力量，对主要在中、重型车上使用的高压共轨系统和在轻、轿车上使用的时间控制式VE型分配泵系统进行联合开发、攻关，目前已取得突破性进展。

2003年12月，国内第一台拥有自主知识产权、具有国际先进水平的8升机CA6DL——“奥威”四气门大功率重型柴油机下线后，它的升级产品“奥威”欧Ⅲ排放发动机也接踵而至。另外，无锡柴油机厂9L机也于2005年年底完成开发和整车试验工作，于2006年1月批量投放市场；12L欧Ⅲ系列柴油机正在开发中，将于2007年1月完成开发，并装配在整车上批量投入市场。

2004年12月，一汽解放公司于大连柴油机厂联合，以大柴CA4D32柴油机为基础，应用德国波许公司的高压共轨电控燃油系统和技术，对原机进行升级改造，研制出具有欧Ⅲ排放标准的CA4DC2电控共轨柴油机。

2006年8月25日，国内第一款拥有自主知识产权、采用国际最先进电控高压共轨技术的柴油发动机（INTEC发动机），在河北省定兴长城发动机生产基地生产下线，改写了

国内企业不能自主研发生产国际先进柴油机的历史。

随着国际上日益严格的排放控制标准（如欧洲Ⅳ、Ⅴ标准）的颁布于实施，无论是汽油机还是柴油机都面临着严峻的挑战，解决的办法之一是采用电子控制燃油喷射的技术。 德国大众公司柴油机电控燃料喷射系主要组成元件是：空流量计、转速传感器、水温传感器机、油温度传感器、柴油温度传感器、柴油压力传感器、进气压力传感器、电子油门踏板（位置G79，怠速开关F60）、制动踏板开关、急加速开关、凸轮轴位置传感器、仪表ECU、空调ECU、发动机、喷油器、预热塞、进气管叶片转换阀、油压调节阀、废气再循环控制阀、柴油冷却控制电磁阀、发动机电子液压减震电磁阀、涡轮增压限压阀、冷却进气冷却泵继电器、启动输油泵继电器。

如前所述，高压共轨式电控柴油喷射系统是柴油机电控系统发展的主要方向，因此，以下介绍高压共轨电控柴油喷射系统。 三、高压共轨电控柴油喷射系统

现代先进的汽车柴油机一般采用电控喷射、共轨、涡轮增压、中冷等技术，在质量、噪声、烟度等方面以取得重大突破，达到了汽油机的水平，甚至达到了比汽油机更高的环保水平。目前，国外轻型汽车采用柴油机已日益普遍，奔驰、大众、宝马、雷偌、奥尔沃等欧洲名牌车都采用柴油发动机的车型。一些发达国家轿车使用柴油机比例已达到47％以上。

在电控喷射方面，柴油机与汽油机的主要差别是：汽油机的电控喷射系统只是控制空燃比，而柴油机的电控喷射系统则是通过控制喷射器的喷油时间来调节输出的大小。电控柴油发动机的喷油时间是由发动机转速和加速踏板位置（或油门拉杆位置）决定的，其基本工作原理是，电脑根据转速传感器和油门位置传感器的输出信号，首先计算出基本油量，然后根据水温传感器、进气温度传感器、进气压力传感器、氧传感器等的信号对喷油量进行修正，再与来自溢油环位置传感器的信号进行反馈修正，确定最佳喷油量与喷油时间。

如图所示，电控柴油喷射系统由柴油机、传感器、ECU（电脑）和执行机构四部分组成。其任务是对喷射系统进行电子控制，实现对喷油量以及喷油时刻随运行工况进行适时控制。采用转速。温度、压力等传感器，将适时检测的参数同步输入电脑，与已储存的参数值进行比较，经过处理计算，按照最佳值对喷油器（泵）、废气再循环阀、预热塞等执行机构进行控制驱动，使柴油机达到最佳运转状态。这类电控系统可分为蓄压式电控燃油喷射系统、液力增压式电控燃油喷射系统、高压共轨式电控燃油喷射系统。

柴油发动机 各种传感器 电控喷油器 电控单元 （ECU） 蓄压器 （共轨管） 高压油泵 油箱 低压油泵

１、 共轨技术

在汽车柴油机中，高速运转使柴油喷射过程的时间只有千分之几秒、实验证明，在喷射过程中，高压油管各处的压力是谁时间和位置的不同而变化的。由于柴油的可压缩性和高压油管中柴油的压力脉动，使实际的喷油状态与喷油泵所规定的柱塞供油规律有较大的差异。油管内的压力脉动有时还会在主喷射之后，使高压油管内的压力再次上升。达到令喷油器的针阀开启的压力，将已经关闭的针阀重新打开产生喷油现象。由于二次喷油不能完全燃烧，于是增加了烟度和碳氢化合物（HC）的排放量，油熬增加。此外，每次喷射循环后高压油管内的残余都会发生变化，随之引起不稳定的喷射，尤其在低转速区域容易产生上述现象，严重时不仅喷油不均匀而且会发生间歇性不喷射现象。为了解决柴油机燃油压力变化的缺陷，现代柴油机采用了一种称为“共轨”的技术，如：供油总管及供油调压系统（油压传感器）、齿轮式输油泵、共轨部件（储压总管）、喷油器、高压油泵、柴油冷却系统。

共轨技术是指高压油泵、压力传感器和ECU组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式，由高压油泵把高压燃油输送到公共供油轨，通过对公共供油轨内的油压实现精确控制，使高压油轨内油压高低与发动机的转速无关，可减小柴油供给系统供油压力随发动机转速变化而变化的幅度，因此也就减小了传统柴油机的缺陷。ECU控制喷油器的喷油量，而喷油量大小取决于燃油轨（公共供油管）压力和电磁阀开启时间的长短。

共轨式电控柴油喷射系统于20世纪90年代中后期才正式进入实用化阶段。高压共轨系统可实现在传统喷油系统中无法实现的功能，其优点有：

（１） 共轨系统中的喷油压力独立于发动机转速，柔性可调，在不同工况下均能

满足所需的最佳喷射压力，从而优化柴油机综合性能。 （２） 可自由选定喷油正时与喷油量，控制NOx和微粒（PM）在较小的数值内，以满足排放要求。

（３） 可以实现预喷射，调节喷油速率形状，实现理想喷油规律，即可降低柴油

机NOx排量，又能保证优良的动力性和经济性。

（４） 由电磁阀控制喷油，其控制精度较高，高压油路中不会出现气泡和残压为

零的现象。因此，在柴油机运转范围内，循环喷油量变动小，各汽缸供油均匀性得以改善，从而减轻了柴油机的震动噪声和排放污染。

由于供油共轨系统具有如前所述的优点，现在国内外柴油机的研究机构均投入了很大的经历对其进行研究。比较成熟的系统有：德国ROBERT BOSCH公司的CR系统、日本电装公司的ECU—U2系统、意大利的FIAT集团unijet系统、英国的DELPHI DIESEL SYSTEMS公司的LDCR系统等

２、 高压共轨电控燃油喷射系统及基本单元

低压燃油泵将燃油输入高压油泵，高压油泵再将燃油加压送入高压油轨（蓄压器），高压油轨中的压力由电控单元根据油轨压力传感器测量的油轨压力以及需要进行调节，高压油轨内的燃油经过高压油管，根据机器的运行状态，有电控单元从预设的map图中确定合适的喷油时刻（喷油提前角）、喷油持续时间（喷油量），通过电液控制的喷油器将燃油喷入汽缸。 （１） 高压油泵。为使共轨系统中燃油压力与燃油喷射过程无关，满足喷射时

间和喷油量自由选定的目的，因此，高压油泵供油量的设计准则是：必须保证在任何情况下柴油机喷油量与控制油量之和的需求，以及启动和